Uso de nanopartículas modificadas en materias derivadas de la madera para la reducción de la emisión de compuestos orgánicos volátiles (COV).

Uso de nanopartículas modificadas en planchas de materia derivada de la madera para la reducción de la emisiónde compuestos orgánicos volátiles (COV),

en el que las nanopartículas están modificadas con al menos uncompuesto de fórmula general (I)

RaSiX(4-a) (I),

en la que

- X es H, OH o un resto hidrolizable seleccionado del grupo que comprende halógeno, alcoxilo, carboxilo, amino,monoalquilamino o dialquilamino, ariloxilo, aciloxilo, alquilcarbonilo,

- R es un resto orgánico no hidrolizable seleccionado del grupo que comprende alquilo sustituido y no sustituido,arilo sustituido y no sustituido, alquenilo sustituido y no sustituido, alquinilo sustituido y no sustituido, cicloalquilosustituido y no sustituido, cicloalquenilo sustituido y no sustituido, que pueden estar interrumpidos por -O- o -NH-,y

- en la que R presenta al menos un grupo funcional Q que se selecciona de un grupo que contiene un grupoepóxido, hidróxido, éter, amino, monoalquilamino, dialquilamino, anilino sustituido y no sustituido, amido,carboxilo, alquinilo, acrilo, acriloxilo, metacrilo, metacriloxilo, mercapto, ciano, alcoxilo, isocianato, aldehído,alquilcarbonilo, anhídrido de ácido y/o ácido fosfórico, y

- a es ≥ 1, 2, 3.

Uso de nanopartículas modificadas en materias derivadas de la madera para la reducción de la emisión de compuestos orgánicos volátiles (COV)

La presente solicitud se refiere al uso de nanopartículas modificadas de acuerdo con la reivindicación 1, a un procedimiento para la fabricación de planchas de materia derivada de la madera usando nanopartículas modificadas de acuerdo con la reivindicación 12 y a una plancha de materia derivada de la madera que puede fabricarse en un procedimiento de este tipo de acuerdo con la reivindicación 15.

Las planchas de materia derivada de la madera están compuestas como es sabido de lignocelulosa o materiales que contienen lignocelulosa, tales como fibras de madera o virutas de madera. La lignocelulosa comprende como componentes celulosa, hemicelulosa y lignina. La celulosa es una macromolécula de cadena larga, compuesta de unidades de glucosa, la hemicelulosa es una macromolécula ramificada de cadena corta de pentosas y la lignina es una macromolécula tridimensional de unidades de metoxifenilpropano. La celulosa y la hemicelulosa forman la sustancia de estructura de la pared celular, mientras que la lignina como sustancia de relleno origina en la estructura celular la lignificación.

En el desarrollo de la fabricación de planchas de materia derivada de la madera y en particular de manera condicionada por el procedimiento de fabricación de las virutas de madera se producen o se liberan una multiplicidad de compuestos orgánicos volátiles. A los compuestos orgánicos volátiles, también denominados COV, pertenecen sustancias orgánicas volátiles que evaporan fácilmente o se encuentran como gas ya a temperaturas más bajas, como por ejemplo temperatura ambiente.

A los compuestos orgánicos fácilmente volátiles (COV) pertenecen todos los compuestos que son fácilmente volátiles o se encuentran en forma de gas ya a temperaturas bajas. Normalmente, el punto de ebullición de los compuestos orgánicos que pertenecen a los COV se encuentra en un intervalo entre 50 ºC y 260 ºC. Sin embargo la definición de COV es específica del país y por consiguiente varía de manera correspondiente.

En particular con el uso de productos de construcción, tal como planchas de materia derivada de la madera en espacios interiores, la emisión de compuestos orgánicos fácilmente volátiles representa una fuente de carga sanitaria especial.

En Alemania la evaluación sanitaria de la emisión de compuestos orgánicos volátiles en espacios interiores de edificios la realiza la Comisión para la Evaluación Sanitaria de los Productos de Construcción (AgBB) . De acuerdo con los criterios creados por la comisión, los compuestos orgánicos volátiles (COV) comprenden sustancias en el intervalo de retención de C6 a C16 y los compuestos orgánicos difícilmente volátiles (SCOV) sustancias en el intervalo de retención por encima de C16 a C22. Los compuestos orgánicos fácilmente volátiles (COV) se consideran a este respecto o bien como sustancia individual o en total como TCOV (total de compuesto orgánico volátil) .

La emisión de COV de productos de construcción se somete a ensayo habitualmente en cámaras de prueba. El valor de TCOV de productos de construcción adecuados debería encontrarse de acuerdo con los criterios de la AgBB tras 3 días a 10 mg/m3 o por debajo de esto y tras 28 días a 1 mg/m3 o por debajo de esto (AgBB Bewertungsschema für VOC aus Bauprodukten, 2010) .

Se crearon directrices comparables por el ministerio de medio ambiente, de acuerdo con las cuales se clasificó una emisión de COV inferior a 300 μg/m3 como higiénicamente inocua (Umweltbundesamt 2007, Bundesgesundheitsblatt 7, página 999-1005) .

En la industria de procesamiento de la madera son especialmente importantes en particular los aldehídos orgánicos fácilmente volátiles, tales como formaldehído o hexanal, así como los terpenos fácilmente volátiles.

De manera correspondiente, la presente solicitud se refiere a la reducción de aldehídos y terpenos, en particular monoterpenos. Los aldehídos, como hexanal se producen a este respecto o bien a partir de los componentes 55 naturales en la madera o mediante una degradación oxidativa de las grasas naturales. Los terpenos están contenidos en el componente de madera natural resina.

Generalmente, los compuestos orgánicos volátiles se producen o bien como productos secundarios durante el procedimiento de fabricación o se emiten durante el uso del producto lentamente al aire ambiente. Ambos procesos conducen a problemas específicos que pueden encarecer todo el procedimiento de fabricación y/o pueden conducir a molestias por olores en el uso de las planchas de fibras de madera.

Los compuestos orgánicos volátiles COV o bien están presentes ya en el material de madera y se emiten durante el procesamiento de éste o se forman según el conocimiento actual por la degradación de ácidos grasos insaturados 65 que son a su vez productos de descomposición de la madera. Productos de conversión habituales que se producen durante el mecanizado son por ejemplo pentanal y hexanal, sin embargo también octanal, octenal o 1-heptenal. En particular las maderas de coníferas, de las que se fabrican predominantemente planchas de fibras de densidad media o planchas OSB, contienen grandes cantidades de resina y grasas, que conducen a la formación de compuestos terpénicos orgánicos volátiles y aldehídos. COV y aldehídos, tales como formaldehído, pueden producirse sin embargo también con el uso de determinados adhesivos para la fabricación de materias derivadas de la madera.

En la emisión de COV existen liberaciones exclusivamente condicionadas por la madera de manera correspondiente que se dividen en emisiones primarias de componentes de madera fácilmente volátiles, tales como terpenos o productos de degradación químicos, tal como ácido acético y las denominadas emisiones secundarias, tales como por ejemplo aldehídos de alto peso molecular, tales como pentanal o ácidos carboxílicos de alto peso molecular.

La emisión de COV puede representar un problema considerable dependiendo del uso de las planchas de materia derivada de la madera tal como por ejemplo en forma de planchas OSB y dependiendo de la carga de la habitación. Por lo demás, la emisión de COV representa una desventaja para el aislante de fibras de madera en sí ecológico en comparación con otros aislantes por ejemplo minerales.

Por los motivos mencionados es por tanto deseable reducir la liberación de compuestos orgánicos volátiles de planchas de materia derivada de la madera.

Diversos planteamientos para ello se seleccionaron en el pasado. Así describe el documento DE 10 2007 050 935 A1 un procedimiento para la fabricación de materias derivadas de la madera, añadiéndose a las fibras de madera antes de la compresión un adhesivo que contiene gluten, un adhesivo que contiene proteína de la leche, un adhesivo que contiene proteínas vegetales o derivados de estos adhesivos. Los adhesivos que contienen gluten son cola de piel, cola de hueso, cola de cuero; los adhesivos que contienen proteína de la leche son entre otros adhesivos de caseína y los adhesivos que contienen proteínas vegetales son entre otros adhesivos de soja.

En el documento US 2009/0130474 A1 se añaden captadores de aldehído a un material de madera o material aglutinante. Como captador de aldehído habitual se describen en este documento bisulfitos, pirosulfitos, tales como por ejemplo hidrogenosulfito de sodio, hidrogenosulfito de potasio, sulfito de zinc, sulfito de magnesio o sulfito de aluminio y ditionitas.

De acuerdo con el documento WO 2010/136106, durante la fabricación de productos de materia derivada de la madera se añade a la mezcla de fibras de madera y adhesivo una zeolita como captador de aldehído. Con el uso de zeolitas como captador de aldehído resultan sin embargo algunos inconvenientes. Así deben usarse por ejemplo cantidades relativamente altas de aproximadamente el 5 % en madera absolutamente seca.

La presente invención se basa en el objetivo técnico de reducir las emisiones, es decir, las emisiones de compuestos orgánicos fácilmente volátiles, tales como los aldehídos y terpenos de planchas de materia derivada de la madera tales como por ejemplo planchas OSB a largo plazo hasta un nivel lo más bajo posible.

El objetivo planteado se consigue mediante el uso de nanopartículas modificadas de acuerdo con las características de la reivindicación 1.

De manera correspondiente se usan de acuerdo con la presente invención nanopartículas modificadas en planchas 45 de materia derivada de la madera, en particular planchas OSB, para la reducción de la emisión de compuestos orgánicos volátiles... [Seguir leyendo]

1. Uso de nanopartículas modificadas en planchas de materia derivada de la madera para la reducción de la emisión de compuestos orgánicos volátiles (COV) , en el que las nanopartículas están modificadas con al menos un 5 compuesto de fórmula general (I)

RaSiX (4-a) (I) ,

en la que

- X es H, OH o un resto hidrolizable seleccionado del grupo que comprende halógeno, alcoxilo, carboxilo, amino, monoalquilamino o dialquilamino, ariloxilo, aciloxilo, alquilcarbonilo,

- R es un resto orgánico no hidrolizable seleccionado del grupo que comprende alquilo sustituido y no sustituido, arilo sustituido y no sustituido, alquenilo sustituido y no sustituido, alquinilo sustituido y no sustituido, cicloalquilo

sustituido y no sustituido, cicloalquenilo sustituido y no sustituido, que pueden estar interrumpidos por -O- o -NH-, y

- en la que R presenta al menos un grupo funcional Q que se selecciona de un grupo que contiene un grupo epóxido, hidróxido, éter, amino, monoalquilamino, dialquilamino, anilino sustituido y no sustituido, amido, carboxilo, alquinilo, acrilo, acriloxilo, metacrilo, metacriloxilo, mercapto, ciano, alcoxilo, isocianato, aldehído, alquilcarbonilo, anhídrido de ácido y/o ácido fosfórico, y

- a es = 1, 2, 3.

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado por que X se selecciona de un grupo que contiene flúor, cloro,

bromo, yodo, alcoxilo C1-6, ariloxilo C6-10, aciloxilo C2-7, alquilcarbonilo C2-7, monoalquilamino o dialquilamino con de 25 C1 a C12.

3. Uso según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que R se selecciona de un grupo que comprende alquilo C1-C30 sustituido y no sustituido, alquenilo C2-C6 sustituido y no sustituido, cicloalquilo C3-C8 sustituido y no sustituido y cicloalquenilo C3-C8 sustituido y no sustituido.

4. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que R se selecciona del grupo que contiene metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, s-butilo, t-butilo, pentilo, hexilo, ciclohexilo, vinilo, 1-propenilo, 2-propenilo, butenilo, acetilenilo, propargilo, butadienilo sustituido y no sustituido o ciclohexadienilo sustituido y no sustituido.

5. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el grupo funcional Q es un grupo amino, un grupo monoalquilamino, un grupo arilo, un grupo hidroxilo, un grupo acrilo, grupo acriloxilo, grupo metacrilo o un grupo metacriloxilo, un grupo epóxido y/o un grupo isociano.

6. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el grupo funcional Q es un grupo amino, grupo hidroxilo y/o grupo fenilo.

7. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las nanopartículas presentan un tamaño entre 2 y 400 nm.

8. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las nanopartículas presentan una superficie específica de 50 a 500 m2/g.

9. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las nanopartículas son nanopartículas oxídicas, hidroxídicas u oxihidroxídicas.

10. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las nanopartículas modificadas se usan para la reducción de aldehídos liberados de las virutas de madera usadas en la plancha de materia derivada de la madera.

11. Uso según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las nanopartículas modificadas se usan para la reducción de terpenos liberados de las virutas de madera usadas en la plancha de materia derivada de la madera.

12. Procedimiento para la fabricación de una plancha de materia derivada de la madera con una emisión reducida de compuestos orgánicos volátiles (COV) que comprende las siguientes etapas de procedimiento:

a) preparar recortes de madera de maderas adecuadas, b) mecanizar con desprendimiento de virutas los recortes de madera para obtener virutas de madera, c) almacenar temporalmente las virutas de madera,

d) secar las virutas de madera, e) clasificar o separar las virutas de madera de manera correspondiente al tamaño de las virutas de madera, f) dado el caso triturar adicionalmente las virutas de madera g) aplicar las virutas de madera sobre una cinta transportadora por medio de separación por aire y/o por proyección con la formación de una estera de material disperso, h) comprimir las virutas de madera dispuestas sobre la cintra transportadora caracterizado por que al menos una suspensión que contiene nanopartículas modificadas según una de las reivindicaciones anteriores, encontrándose la suspensión en forma de una solución acuosa con una proporción de nanopartículas modificadas de al menos el 20 % en peso, se añade antes, durante y/o tras una de las etapas b) a h) .

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por que la suspensión que contiene las nanopartículas modificadas se mezcla con al menos una cola que va a aplicarse, se aplica al mismo tiempo con la cola que va a aplicarse sobre las virutas de madera, se pulveriza sobre las virutas de madera antes del secado de las mismas o se pulveriza sobre la estera de material disperso de virutas de madera antes de la compresión.

14. Procedimiento según la reivindicación 12 o 13, caracterizado por que se usa una suspensión en forma de una solución acuosa con una proporción de nanopartículas modificadas de al menos el 40 % en peso.

15. Plancha de materia derivada de la madera que puede fabricarse en un procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 14.